巴西特高壓輸電線路拉線塔施工中鋼制螺旋樁的應用

沈 周 黃志陽

(中國電建集團福建工程有限公司,福建 福州350000)

巴西美麗山水電±800 千伏特高壓直流送出二期項目（以下簡稱“美麗山二期”）是“一帶一路”戰略的重要實踐，是我國在境外第一個獨立投資建設運營的特高壓工程。本工程送端是位于亞馬遜平原的欣古換流站，受端是位于里約州的里約換流站，直線線路2518km，輸電能力400 萬千瓦。[1]美麗山二期線路中采用的鋼制螺旋樁施工有效的加快了施工工效，同時保護了當地環境。

1 技術原理

拉線塔中心樁采用全預制裝配式鋼筋混凝土基礎，拉線樁基礎采用全鋼螺旋樁基礎。[2]拉線塔拉盤螺旋樁由螺旋鉆頭、中間延長桿、桿頭連接而成，將焊有受力盤的螺旋鉆頭旋轉鉆入地下，通過高強螺栓對接螺旋樁延長節，不斷將延長桿鉆入地下，直至到達設計深度，然后通過拉力試驗測試滿足設計拉力要求，最后安裝桿頭而形成拉線的拉盤。拉線塔中心基礎螺旋樁由螺旋鉆頭、中間延長桿連接而成，將焊有受力盤的螺旋鉆頭旋轉鉆入地下，通過高強螺栓對接螺旋樁延長節，不斷將延長桿鉆入地下，直至到達設計深度，然后通過拉力試驗測試滿足設計拉力要求后，承臺混凝土澆筑，最后形成中心基礎，見圖1。

圖1 拉線塔中心基礎示意圖

2 施工工藝關鍵流程

2.1 施工準備。施工前做好施工人員的配備，做好安全、質量培訓工作及操作員的操作證的復評工作。做好施工器具的配備工作，施工工器具的數量及安全應滿足施工需求且在檢測有效期內。螺旋樁使用前應對材料進行各項檢查，螺旋樁出廠質量證明、尺寸、孔位、葉片等是否符合設計要求，特別是檢查螺旋樁鋼管與葉片焊接是否牢固，若符合要求則依據檢驗批進行報驗，然后施工。在施工現場，應按規格進行分類擺放，方便使用和防止誤用。

2.2 定位放樣。根據設計圖紙，計算出拉盤、中心基礎螺旋樁的定位尺寸，用小旗、木樁等易發現的 物件做標記；測量員要對軸線樁位進行復核，確保每根樁位置都符合設計要求，樁位正確。拉線塔基礎分坑放樣

2.3 設備就位、調整與角度矯正。螺旋鉆機就位后，將鉆機前后左右進行調整，打好四個支腿，初步調整好后，將螺旋樁的液壓驅動器安裝到曲臂上，然后將第一段的螺旋樁的鉆頭安裝在液壓驅動器上，進行調整角度，要求樁位偏差符合設計要求，螺旋樁的對地面的角度為a±1°，調整的時候用全站儀架在坑角或拉線控制樁上，對螺旋樁左右方向進行控制，各項工作準備完畢后，再次核對樁位及鉆進角度，符合設計要求后開始鉆進。螺旋調整就位后，開始螺旋鉆頭鉆進操作，啟動驅動器，緩慢均勻旋轉，先螺旋鉆頭鉆進1/3 深度，暫停鉆進，通過量角器測量螺旋樁的對地角度是否有偏差，若有偏差，進行調整校正后，繼續鉆進至1/2 的時候再通過量角器復核測量，確認無誤后將整根螺旋鉆頭鉆進至土壤里層，鉆頭的頭部留出300mm，用于中間延長桿對接。在鉆進過程中，測量員用全站儀架在坑角或拉線控制樁上，對螺旋樁左右方向進行跟蹤觀測，讓螺旋樁的鉆桿與塔位中心樁或拉線的拉線掛點始終保持處于一條直線上。

2.4 螺旋樁施工與測試。當第一段的螺旋樁的旋轉頭鉆進至與地面平后，松開驅動器與螺旋樁旋轉頭的連接螺栓，利用鉆機的曲臂，提升螺旋驅動器，然后安裝中間段延長桿，將延長桿的一頭與螺旋驅動器螺栓連接緊固，另一頭與地面的螺旋樁的旋轉頭進行螺栓連接緊固，延長桿鉆進前上述調整辦法重新調整校正角度方向，確認無誤后，開始將延長桿鉆進，直至將延長桿鉆進的桿頭到地面后，重復上述延長桿連接操作方法，不斷增長延長節鉆進至設計深度，螺旋樁延長桿通過高強螺栓與拉棒（桿頭）連接緊固，最后形成拉線塔的拉盤。施工完畢后，應進行螺旋樁拉力試驗，若不合格，則根據測試結果進行加深深度，直至拉力滿足設計要求。

2.5 中心基礎承臺制作。按照設計要求，對承臺基坑進行開挖，在承臺鋼筋綁扎之前，應對承臺進行混凝土墊層處理，清除雜物，排出積水。若基礎立柱外露較高，基礎模板側壁與坑壁間需加以多點支撐，支模桿必須牢固不易彎曲，以防脹模。模板與鋼筋、鋼筋交叉點要形成穩固的整體，所綁扎的鋼筋數量及規格必須符合設計要求，不得出現少綁或漏綁。澆筑前應按要求搭設澆筑平臺，用鋼管在澆筑平臺上設擋車橫欄，且澆筑平臺應搭設牢固、可靠。拉線塔底座桅桿安裝誤差要符合設計要求，澆筑過程中要再次進行校準。澆筑平臺面應平整，不得有過高的棱坎或其他障礙物，防止作業人員意外摔倒調入坑內。攪拌時嚴格控制配合比和塌落度，確保基礎強度。承臺基礎采用機械振搗，振搗是振動棒與混凝土面垂直，采用快插慢拔的振搗方式，連續性澆筑保證混凝土質量。保證每個振點半徑互相銜接，振搗是振動棒不得碰撞螺旋樁，并不宜緊靠模板振動，振搗不宜過久，防止出現漏漿、離析現象。嚴禁將振動棒插入混凝土中停留或休息，基礎立柱搗固好后，不得再搗固底盤。承臺基礎需一次成型，杜絕二次抹面，承臺基礎澆制完成后，12 小時內開始澆水養護，日平均溫度低于5℃時，不得澆水養護，養護時需使用苫布材料對基礎進行保溫。拆模時間應在常規拆模時間的基礎上，對倒角部分的拆模一定要輕，動作要慢，自上而下進行，敲擊要得當，保證混凝土表面及棱角不受損壞。拆除的模板應立即進行清理，整理備用，拆模后澆水養護不得少于7 晝夜。

3 經濟效益及節能減排

3.1 經濟效益。對比同樣地勘條件下螺旋樁施工和常規的掏挖式施工的經濟效益和工期效益進行簡要分析（十基基礎平均費用及天數），見表1。通過比較發現，采用螺旋樁施工技術，施工進度比原來快了近3 倍，施工綜合費用降低了15%，若掏挖式基礎方量更大，則經濟效益更為顯著。

表1 效益對比表

3.2 節能減排。螺旋樁施工將常規傳統板式、階梯式和掏挖式基礎施工需要開挖深坑轉為螺旋樁無需深基坑開挖的做法，極大地減少了作業安全風險，消除了諸多安全隱患，特別是在深度較大的掏挖式基礎安全風險明顯降低。同時，具有人員活動范圍小及開挖方量小的的優點，大大減少了對環境的破壞。

結束語

先進的、合理的、有效的輸電線路施工技術的運用，能夠使得工程的社會效益以及經濟效益得到很大程度的提高，同時還能促進輸電線路工程建設的順利實施。[3]通過分析可以看出，鋼制螺旋樁基礎安全高效，經濟環保，既可以節省大量設備工器具和人員投入，又可減少安全風險，提高施工效率，加快施工進度，同時又有利于施工生產進度安排，顯著提高社會和經濟效益，具有較大的推廣使用價值。